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Ingenieros presentan innovadora metodología para el diseño sísmico de edificios de media altura

Edificio--Portada

Se trata del proyecto “Metodología simplificada de modelación computacional para el diseño sísmico de edificios en media altura compuestos de muros de corte de madera utilizando el sistema marco-plataforma”, diseñada por los ingenieros Ignacio González y Jorge Vargas.

Los ingenieros Ignacio González y Jorge Vargas llevan más de 13 años trabajando juntos, desde que estudiaron en la universidad. Este equipo fue el ganador del primer lugar del Concurso de Ingeniería de Madera21 con su innovador proyecto que permite simplificar el desarrollo de proyectos con el sistema marco-plataforma, a través de una metodología que se adapta a las prácticas más utilizadas en las oficinas de ingeniería para el diseño sísmico en media altura, y que a su vez es confiable para la verificación de las exigencias normativas de la NCh433 (norma de diseño sísmico).

Como explican sus autores, el sistema marco-plataforma de madera está dentro de los sistemas constructivos más utilizados en los países productores de madera, como Canadá y Estados Unidos por las bondades que entrega: la prefabricación, la velocidad de construcción, la eficiencia energética y, en general, la versatilidad que ayuda a potenciar soluciones sustentables con el medioambiente. Sin embargo, uno de los problemas que enfrentan los ingenieros con este sistema constructivo, es saber aplicar correctamente todas las variables que se involucran en un muro de corte. Por ello, como señala González, esta nueva metodología viene a simplificarles esta tarea.

–¿Cómo surge la idea de este método simplificado para la modelación de edificios en media altura tipo marco-plataforma de madera utilizando un programa computacional de elementos finitos?

La idea surge como una oportunidad para que los profesionales de las oficinas de ingeniería estructural (ingenieros calculistas) puedan desarrollar de manera práctica los proyectos que involucren el sistema marco plataforma de madera y que pueden utilizarlo en los softwares estructurales que poseen para el trabajo diario. Cuando se está pensando en diseñar edificios en media altura, esto es, hasta seis pisos, en especial en un país sísmico como el nuestro, se requieren validar herramientas que garanticen un adecuado análisis y que a la vez el profesional que las utiliza quede tranquilo y conforme con el uso que les da.

–¿A qué problemática responde este método?

El sistema marco plataforma involucra una serie de elementos en su concepción, como por ejemplo pies derecho, placas arriostrantes, anclajes y clavos, entre otros, que hacen muy complejo su análisis. Si a esto le agregamos involucrar horas de trabajo para aprender nuevos softwares especializados para diseñar edificios de madera, los cuales no son para nada amigables, tenemos la tormenta perfecta para no incentivar el uso de este sistema constructivo para diseñar edificios. Es por esto que pensamos que la mejor manera de involucrar a más profesionales del área de la ingeniería era simplificándoles la vida, es decir, que sigan utilizando las herramientas que poseen haciendo algunas modificaciones para adaptar esta metodología.

–¿Cuál es la novedad y mayor innovación que presenta el proyecto?

Este proyecto consta de dos partes. La primera es la metodología para adaptar los parámetros del sistema plataforma a los softwares de elementos finitos Etabs y SAP2000. A esta primera parte le llamaríamos la novedad, ya que incorporamos una metodología simple que permitirá involucrar a más ingenieros en el desarrollo de proyectos con el sistema plataforma.

La segunda parte la llamaríamos la innovación, ya que desarrollamos un pequeño programa capaz de verificar los muros de un edificio de manera automática y que no solo abarca el diseño estructural, sino que también indica la solución constructiva para cumplir con las exigencias térmicas, fuego y acústica para un edificio en altura. El diseño sísmico del programa corresponde a la norma SDPWS (norma americana) adaptada a las condiciones sísmicas que se exige en nuestro país. Con esto se resuelve la brecha que existe entre los resultados de un análisis estructural y el diseño que define la solución constructiva final.

–¿Qué fue lo más complejo que tuvieron que enfrentar para realizar este proyecto?

Para un método numérico como este, lo más difícil es la validación. Esto quiere decir qué tan cerca o lejos estamos de los parámetros de rigidez indicada por la norma SDPWS validada para Chile. De acuerdo a nuestros resultados y posterior comparación con los valores de la norma para muros de corte, estamos en un error de menos del 5 % en la primera iteración y si realizamos una segunda iteración tenemos menos de 1 % de error. Estos resultados son altamente satisfactorios si comparamos con estudios realizados por otros investigadores, donde el error fluctúa entre un 10 % y 20 %. Esto nos da el piso necesario para decir que el método es confiable.

–¿Entonces, es posible comenzar a utilizar este método para los edificios en media altura de madera?

Sí, ya puede ser utilizado. El método está calibrado y validado para los parámetros de la norma SDPWS, cuyos valores a su vez, están validados para los materiales que tenemos en Chile.  Nuestra apuesta es que las oficinas de ingeniería adquieran el conocimiento de cómo utilizar este método para que comiencen a usarlo en los proyectos que utilizan el sistema constructivo marco plataforma de madera.

–¿Cómo planean difundir este método y su utilización?

Estamos difundiendo nuestro trabajo en diferentes congresos, este año ya participamos del Congreso de Sismología e Ingeniería Sísmica en Valdivia y ahora en noviembre vamos al Congreso Latinoamericano de Estructuras de Madera en Montevideo, Uruguay. También estamos en búsqueda de un sponsor que nos ayude con la difusión de nuestro trabajo a través de cursos de capacitación presenciales y online para que el conocimiento llegue a la mayor cantidad de profesionales.

–¿Por qué decidieron participar del concurso de ingeniería de Madera21?

Pensamos que era una buena instancia para dar a conocer los trabajos e investigación en torno a la madera que estamos desarrollando junto con Jorge. Para nosotros los ingenieros es una gran oportunidad de mostrar lo que hacemos, ya que no estamos habituados a participar en concursos y eso nos ayuda también a desarrollar otras habilidades, como por ejemplo mostrar un trabajo tan técnico en un pitch de seis minutos.

–¿Qué aspectos de su trabajo resaltó el jurado?

Los aspectos que destacó el jurado de este trabajo fueron la aplicabilidad de los resultados a los proyectos de ingeniería de manera práctica con softwares tradicionales de elementos finitos, resolviendo uno de los aspectos clave a la hora de diseñar un edificio. Además vieron un potencial comercial con el desarrollo del diseñador de muros de corte, ya que no solo abarca el diseño estructural, sino que resuelve el sistema constructivo en su totalidad, es decir, con las exigencias térmicas, al fuego y acústicas (utilizando la base de datos de soluciones constructivas que está disponible a través del Minvu), dando como resultado una solución integral para los proyectos con el sistema plataforma de madera.

–¿Qué significó para ustedes participar en esta instancia?

Fue una buena instancia para conocer el estado del arte de la construcción en madera que se está desarrollando en las distintas universidades del país. Esto también nos da una idea de cuáles son las brechas que se deben resolver en el ámbito academia-industria.


Escrito por Josefa Torres
Fotografías cortesía de Madera21

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